(57)【要約】【課題】  オフ期間からオン期間に切り替わる点灯開始１サイクル目で充分な電圧をトランス１の次巻線１２に印加し、放電に充分なランプ電流を流すことにより、低調光率域でもちらつきのない安定点灯を可能にする。【解決手段】  トランス１の２次巻線１３側に高周波数矩形ランプ電流を通電されて点灯する外部電極式の放電灯１１と、トランスの１次巻線１２と並列に接続された中点バイアス作成用の第１、第２のコンデンサ３，４と、トランスの１次巻線に電流を流すための第１、第２のスイッチング素子７，８と、該スイッチング素子に夫々駆動信号を印加する制御回路２とを備えた放電灯駆動装置において、制御回路から駆動信号がスイッチング素子を介してトランスの１次巻線に印加される前に、第３のスイッチング素子９をＯＮにすることにより、トランス１起動時に安定した電圧を供給することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの２次巻線側に接続され、高周波矩形波ランプ電流を通電されて点灯する外面電極放電灯と、
前記トランスの１次巻線と並列に接続された中点バイアス作成用の第１、第２のコンデンサと、
前記トランスの１次巻線に電流を流すための第１、第２のスイッチング素子と、
該スイッチング素子それぞれに駆動信号を印加する制御回路と、
前記トランスの１次巻線側に接続された前記中点バイアス作成用の第１、第２コンデンサへ供給する入力電圧をオン・オフする入力電圧供給回路とを備えたことを特徴とする放電灯駆動装置。
【請求項２】
前記入力電圧供給回路は、前記制御回路に入力される調光信号を判定し、ランプの消灯時及び調光率０％時には前記入力電圧を遮断し、調光率０％以外の点灯時には前記入力電圧を供給することを特徴とする請求項１に記載の放電灯駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外面電極式の放電灯を点灯させる放電灯駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネル用のバックライトには、光源として水銀が封入された冷陰極蛍光ランプが使用されていたが、近年有害物質である水銀の代わりにキセノンを封入した外面電極蛍光ランプが開発されている。
【０００３】
図５、図６に示した外面電極蛍光ランプ１１は、密閉された放電空間を構成するバルブ２１の内面に蛍光体被膜２２を被着形成し、バルブ２１の一端に内部電極２３を封着し、バルブ２１の外周面には導電線を螺旋状に巻着して成る外部電極２４を設け、さらに短絡防止のための絶縁性を有する透光性樹脂製フィルム２５を巻着した構成である。この外面電極蛍光ランプ１１を点灯させるには、内部電極２３を導入線２６を介して電圧供給線２７と接続し、また外部電極２４を固定用金属棒２８を介して電圧供給線２７’と接続し、電源(インバータ)２９を用いて、例えば、高周波矩形波電圧を印加して放電を開始させる。この放電によって放電媒体であるキセノンから紫外線を放出させ、これを蛍光体２２によって可視光に変換させて外部に放射させ、光源として利用する。
【０００４】
上述の外面電極蛍光ランプ１１を点灯させるには、矩形波電圧を印加するのが最適であり、図７、図８、図９に放電灯駆動装置の従来回路図を、図１０にそのタイミングチャートを示している。従来回路の場合、ランプ１１の消灯、点灯にかかわらず、高圧発生用のトランス１を駆動する回路素子群へ常に入力電圧Ｖｃｃを供給する構成である。
【０００５】
図８は、制御回路１０の出力する駆動信号イによりスイッチング素子７がオフし、駆動信号ロによりスイッチング素子８がオンすることで、正のランプ電流を作成する状態を示している。図９は、駆動信号イによりスイッチング素子７がオンし、駆動信号ロによりスイッチング素子８がオフすることで、負のランプ電流を作成する状態を示している。すなわち、図１０のタイミングチャートに示す様に、駆動信号イ、ロのオン期間でランプ駆動用トランス１の１次巻線電圧が「Ｌ→Ｈ→Ｌ→Ｈ→Ｌ→Ｈ→…」と発振を繰り返すことで、トランス１の２次巻線１３に接続された外面電極蛍光ランプ１１に正負のランプ電流を供給する。制御回路１０は与えられる調光信号１９を判定し、必要数だけこれらの一連の動作を繰り返すことで、ランプ１１に正負のランプ電流を継続的に印加し、出力効率の高いランプ点灯を実現する。
【０００６】
しかし、従来回路方式では、図７に示すようにトランス１の１次巻線１２側に例えばトランス１の発振検出を目的とする発振検出回路２０等を直接接続すると、中点バイアス作成用のコンデンサ４から発振検出回路２０へ微小ではあるが電流Ｉｂが流れてしまうため、トランス１の１次巻線１２の電圧（ＶＣ０）が低下した状態でトランス１の起動が開始する場合が発生する。さらに暫く消灯させた後（約２分以上）点灯を開始した場合は、コンデンサ３，４が自然放電することでＧＮＤ電位まで降下することが考えられる。尚、回路方式によっては、電流Ｉｂの方向が図７中とは逆の場合もあるが、この従来例では便宜上流入する回路を例にとり説明する。
【０００７】
トランス１の１次巻線１２の電圧が低下した状態でトランス１が起動すると、トランス駆動用の半導体スイッチング素子７に他方の半導体スイッチング素子８に比べて過大な電流が流れることで、両コンデンサ３，４の充放電電流のバランスが崩れ、１次巻線１２にスパイク状の高い電圧が発生する場合がある。図１１は、トランス１の起動初期だけ１次巻線１２の発振が不安定な場合の実波形であり、図１２は、不安定状態が継続している場合の実波形である。
【０００８】
上述のスパイク状の電圧が発生すると、その影響で中点電圧（ＶＣ０）が大きく変動し、最悪の場合にはトランス１の発振が不安定な状態を継続する恐れもある。そのため、ランプ１１に正常な矩形波電圧が印加されない期間が生じ、その期間はランプ光がちらつくことがあり、さらにスパイク状の電圧ノイズがトランス駆動用の半導体スイッチング素子７，８の耐圧以上になるとサージ破壊を招く恐れもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、オフ期間からオン期間に切り替わる点灯開始１サイクル目で充分な電圧をトランスの１次巻線に印加し、放電に充分なランプ電流を流すことによって１％程度の低い調光率の場合でも放電灯をちらつきのなく安定して点灯させることができる放電灯駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明の放電灯駆動装置は、トランスの２次巻線側に接続され、高周波矩形波ランプ電流を通電されて点灯する外面電極放電灯と、前記トランスの１次巻線と並列に接続された中点バイアス作成用の第１、第２のコンデンサと、前記トランスの１次巻線に電流を流すための第１、第２のスイッチング素子と、該スイッチング素子それぞれに駆動信号を印加する制御回路と、前記トランスの１次巻線側に接続された前記中点バイアス作成用の第１、第２コンデンサへ供給する入力電圧をオン・オフする入力電圧供給回路とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の放電灯駆動装置において、前記入力電圧供給回路は、前記制御回路に入力される調光信号を判定し、ランプの消灯時及び調光率０％時には前記入力電圧を遮断し、調光率０％以外の点灯時には前記入力電圧を供給することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１、第２のスイッチング素子が共にオフしている状態からいずれかがオンになる直前に第３のスイッチング素子がオンになる構成であるので、中点バイアス用コンデンサによる中点電圧を入力電圧のほぼ１／２に上昇させてからトランスを起動することができ、点灯１サイクル目のランプ電流の低下を改善し、低調光率域での安定点灯が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の放電灯駆動装置の回路図である。図１において、放電灯駆動装置は、トランス１の１次側には電源Ｖｃｃと、制御回路２と、第１、第２のコンデンサ３，４と、第１、第２の抵抗成分を有する素子５，６、第１、第２、第３のスイッチング素子７，８，９とを備え、トランス１の２次側には放電灯１１を負荷として備えて構成されている。具体的に説明すると、直流電源Ｖｃｃには第１、第２のコンデンサ３，４が直列に接続されており、第２のコンデンサ４の第１のコンデンサ３と接続されていない側は接地されている。また、直流電源Ｖｃｃには、トランス１の１次巻線１２の一方の端子が第１のコンデンサ３を介して接続されている。また、直流電源Ｖｃｃには第１のスイッチング素子７が接続されると共に、第１、第２のスイッチング素子７，８は第１、第２の抵抗成分を有する素子５，６を介して直列に接続されている。
【００１４】
制御回路２には電源電圧Ｖｃｃを矩形波直流電圧に整形して３つの波形データを生成し、この波形を駆動信号イ、ロ、入力電圧スイッチング信号ハに割り当てて出力し、この制御回路２より出力する駆動信号イが第１のスイッチング素子７を動作させ、駆動信号ロが第２のスイッチング素子８を動作させ、入力電圧スイッチング信号ハが第３のスイッチング素子９を動作させるようにしている。各信号イ、ロ、ハは、入力電圧スイッチング信号ハがオフ状態からオンに切り替わった後、互いに位相の反転したパルス信号である駆動信号イ、ロが出力し、第１のスイッチング素子７と第２のスイッチング素子８を交互にオン・オフするように構成されている。
【００１５】
第２のスイッチング素子８の第２の抵抗成分を有する素子６と接続されていない側は接地されている。第１の抵抗成分を有する素子５と第２の抵抗成分を有する素子６との間にはトランス１の１次巻線１２の他方の端子が接続されている。トランス１の１次巻線１２の他方の端子は、例えば特開２００２−７５６８２号公報記載のようにコイル、ダイオード、抵抗、抵抗成分を有する素子若しくはこれらを組み合わせて第１、第２のスイッチング素子７，８から矩形波直流電圧の駆動信号イ、ロを入力するように構成されているものであってもよい。
【００１６】
電源Ｖｃｃの入力端のすぐ後に第３のスイッチング素子９が接続され、入力電圧供給回路５０を構成している。制御回路２から出力される入力電圧スイッチング信号ハによってこの第３の半導体スイッチング素子９がオンすることで、充電電流Ｉａが充電期間中、コンデンサ３，４へ供給される。概ね充電電流Ｉａがトランス１の発振検出回路２０等への漏れ電流Ｉｂと等しければ、電源投入時の電圧（Ｖｃｃ／２）が維持され、トランス１の起動時の初期電圧が確保される。トランス１の２次巻線１３は従来同様の外面電極蛍光ランプ１１に接続される。
【００１７】
図２は、各信号イ、ロ、ハ、トランス１の１次巻線電圧及びランプ電流の関係を示すタイミングチャートである。本実施の形態の放電灯駆動装置では、消灯モードから点灯モードになる直前に入力電圧スイッチング信号ハの信号により第３のスイッチング素子９をオンにし、第１、第２のコンデンサ３，４への電圧供給を遮断状態から一気にＶｃｃまで上げることで、駆動回路素子群と中点バイアス回路へ入力電圧Ｖｃｃが供給され、中点バイアス作成用コンデンサ３，４が均等に充電され、中点電位ＶＣ１が入力電圧Ｖｃｃの概ね半分（Ｖｃｃ／２）となり、トランス１の安定した起動に最適な１次巻線１２の初期電圧（概ねＶｃｃ／４〜３Ｖｃｃ／４）を確保することが可能となる。このため、過大なスパイク状の電流が半導体スイッチング素子→トランスの１次巻線→中点バイアス用コンデンサへ流れないため、中点バイアス用コンデンサ３，４の電圧が乱れず、安定なトランス１の起動と安定した発振が継続して可能となる。これにより２サイクル目以降の中点バイアス用コンデンサ３，４の充電、放電電流が等しくなることで、コンデンサ３，４の中点電位が概ねＶｃｃ／２の電圧を維持することが可能となり、安定したトランスの発振動作の継続が達成できる上に、キセノン蛍光ランプのような外面電極蛍光ランプ１１を高輝度で点灯することが可能である。
【００１８】
図３は本実施の形態によるトランス１の起動時の実波形を示す。この図３よりトランス１の起動時でもトランス１次電圧ＶＴ１が安定していることがわかる。また、本実施の形態のランプ点灯時の実波形を示す図４より、ランプ点灯時でも安定した電圧を供給できていることがわかる。
【００１９】
以上のように本実施の形態の放電灯駆動装置では、トランスの１次巻線側にトランスの発振検出を目的とする回路を直接接続しても、点灯モードとなる直前に中点バイアス作成用のコンデンサに電圧供給を開始されることで、トランスの安定な発振に必要な１次側の初期電圧を最適値にすることができ、半導体スイッチング素子→トランスの１次巻線→中点バイアス作成用のコンデンサへ過大なスパイク状の電流が流れなくなるために中点バイアス作成用のコンデンサの電圧が乱れることがなく、安定したトランスの起動と安定な発振が継続して得られ、キセノン蛍光ランプのような外面電極蛍光ランプを１％程度の低調光率の際にもちらつきなく点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の１つの実施の形態の放電灯駆動装置の回路図。
【図２】上記実施の形態の放電灯駆動装置のタイミングチャート。
【図３】上記実施の形態によるトランス起動時の実波形図。
【図４】上記実施の形態によるランプ点灯時の実波形。
【図５】外面電極蛍光ランプの正面図。
【図６】外面電極蛍光ランプの正面断面図。
【図７】従来例の回路図。
【図８】スイッチ８がオンした場合の従来の回路図。
【図９】スイッチ７がオンした場合の従来の回路図。
【図１０】従来回路のタイミングチャート図。
【図１１】従来回路のトランス起動時の実波形図。
【図１２】従来回路の不安定点灯時の実波形図。
【符号の説明】
【００２１】
１  トランス
２  制御回路
３，４  コンデンサ
７  第１のスイッチング素子
８  第２のスイッチング素子
９  第３のスイッチング素子
１１  外面電極蛍光ランプ
１２  １次巻線
１３  ２次巻線
１９  調光信号
２０  トランスの発振検出回路
２１  バルブ
２２  蛍光体皮膜
２３  内部電極
２４  外部電極
５０  入力電圧供給回路
Ｖｃｃ  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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